耐候鋼熱處理雙相化組織與性能_圖文

1、耐候鋼熱處理雙相化組織與性能趙田臣,樊云昌(石家莊鐵道學(xué)院機(jī)械工程系,石家莊050043摘要:研究了鐵路機(jī)車車輛用的兩種熱軋耐候鋼經(jīng)熱處理雙相化后的金相組織及各種力學(xué)性能。結(jié)果表明,耐候鋼雙相化后的顯微組織由多邊形等軸鐵素體晶粒和不規(guī)則島狀馬氏體組成,且原始組織對其有很大影響;兩種熱軋耐候鋼雙相化熱處理前后的顯微組織和力學(xué)性能均無明顯的各向異性。研究發(fā)現(xiàn),雙相化加熱溫度對馬氏體含量、鐵素體晶粒大小、屈服現(xiàn)象、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、伸長率及加工硬化指數(shù)(n 值等雙相化后鋼的組織和性能均有顯著影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,確定的耐候鋼最佳熱處理雙相化工藝為780加熱,10%NaCl 水溶液淬火。本研究

2、成果將為進(jìn)一步采用控制軋制法進(jìn)行耐候雙相鋼的生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:雙相化熱處理;耐候鋼;雙相鋼;力學(xué)性能中圖分類號:U 27014+1;TG 142141;TG 14211文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:025426051(2001022*Microstructures and Properties of WeatheringSteels after Dual 2phase H eat T reatmentZHAO Tian 2chen ;FAN Yun 2chang(Mechanical Engineering Department ,Shijiazhuang Railway Institute

3、,Shijiazhuang Hebei 050043,China Abstract :The microstructures and mechanical properties of two weathering steels used in railway rolling stocks after dual 2phase heat treatment are studied 1The metallographic testing results show that the microstructures of the weathering dual 2phase steels consist

4、 of e 2quiaxed polygonal ferrite matrix and island 2shape martensite ,the sizes and the morphology of which are greatly affected by the original microstructures of the two as 2rolled steels ,and that the microstructures of the steels are basicall y isotropic both before and after dual 2phase treatme

5、nt 1It is found that the heating temperature in the dual 2phase treatment has significant influences on microstructures and properties of the weathering dual 2phase steels ,such as the volume fraction of martensites ,the yield behavior ,the YS ,the U TS ,the ratioof YS to U TS ,the elongation ,the s

6、train hardening coefficent (n value ,etc 1According to the results of the metallographic and mechani 2cal tests ,the optimum dual 2phase heat treating process 2quenching at 780into the brine of 10%wt NaCl is finally determined 1The achievments of this study will lay a foundation of the research on t

7、he production of the weathering dual 2phase steels by controlled 2hot 2rolling process 1K ey w ords :dual 2phase heat treatment ;weathering steel ;dual 2phase steel ;mechanical properties作者簡介:趙田臣(196316,男,河北人,副教授,碩士,主要從事金屬材料學(xué)的教學(xué)和科研工作,已發(fā)表論文20余篇,獲省、部級獎勵3項。電話:0311*轉(zhuǎn)35471基金項目:鐵道部科學(xué)基金(J98Z141收稿日期:2000204

8、2061引言雙相鋼是一種低碳低合金高強(qiáng)度鋼,其顯微組織主要由鐵素體(F 和馬氏體(M 組成,故又稱之為馬氏體雙相鋼。該鋼具有極佳的力學(xué)性能,與普通低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼相比,雙相鋼具有屈服強(qiáng)度低、抗拉強(qiáng)度高、無不連續(xù)屈服現(xiàn)象、加工硬化指數(shù)(n 值高、均勻變形伸長率和總伸長率大、綜合力學(xué)性能好等特點(diǎn)。這些性能特點(diǎn)使得其板材沖壓件能在滿足冷成形性能的同時具有很高的強(qiáng)度。這不僅解決了長期存在的沖壓構(gòu)件冷成形性與其強(qiáng)度之間的矛盾,而且使構(gòu)件的重量大幅度減輕。因而雙相鋼在美國、日本等國外的汽車工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。耐候鋼是一類耐大氣腐蝕的鋼種。鋼中含有少量Cu 、P 、Cr 、Ni 等合金元素,屬低碳低合金鋼

9、,已廣泛用于制造機(jī)車車輛、橋梁、房屋等各種金屬結(jié)構(gòu)件。我國用于機(jī)車車輛車體結(jié)構(gòu)件的耐候鋼主要是09CuPCrNi 和09CuPTiRE 。耐候鋼之所以具有優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能,主要與其含有Cu 和P 有關(guān)。Cu 對鋼材耐候性的影響最為顯著,是耐候鋼的必需元素,在與P 的配合下其效果更佳。耐候鋼的含碳量一般都很低,但常含有Cr 、Ni 、Ti 等合金元素,使其獲得適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性。稀土元素的加入可細(xì)化耐候鋼的晶粒,提高其沖擊韌度,特別對提高低溫沖擊韌度有利。目前,我國鐵路客、貨車輛車體的結(jié)構(gòu)件大多是由耐候鋼板經(jīng)冷沖壓和焊接而成的。然而,隨著對車輛高速化、輕量化的要求日益迫切,用于制造車輛的板材不

10、僅要求具有良好的耐候性,以滿足車輛經(jīng)受風(fēng)吹雨打、陽光暴曬及溫度變化大的惡劣服役條件,同時,還要求所用板材既具有較高的強(qiáng)度從而可以大幅度減小板厚降低車輛自重,又具有較高的塑性和較大的加工硬化指數(shù),以滿足加工制造過程中的冷成形性。如上所述,雙相鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能,而耐候鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能,若能將耐候鋼進(jìn)行雙相化處理得到耐候雙相鋼,則該鋼將兼有雙相鋼和耐候鋼的優(yōu)良特性。耐候雙相鋼在機(jī)車車輛上的應(yīng)用不僅可以降低車輛制造成本,減輕車體自重,為提速提供有利條件,而且還將節(jié)約運(yùn)營能耗,減輕鋼軌和路基的載荷?？梢?耐候雙相鋼在鐵路客、貨車輛制造上的應(yīng)用是車體材料創(chuàng)新的重要途徑之一,必將有著廣闊的市場

11、前景及十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但據(jù)資料檢索,目前國內(nèi)外尚未見有關(guān)對鐵路車輛用耐候雙相鋼進(jìn)行系統(tǒng)理論研究和應(yīng)用研究的報導(dǎo)。有些單位雖作過有關(guān)雙相鋼車鉤的探索性試驗(yàn),但所用鋼材并非耐候鋼,且在深度和廣度上與國外及國內(nèi)其他部門相比還存在較大差距。所以,進(jìn)行耐候鋼的雙相化研究具有重要的實(shí)用價值。按照物理冶金學(xué)原理,有許多方法可以使低碳低合金鋼雙相化。但根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備條件和生產(chǎn)成本的可行性,目前生產(chǎn)雙相鋼的工藝方法主要有兩種,即熱處理法和控制軋制法。本文是采用熱處理方法對耐候鋼進(jìn)行雙相化熱處理,以研究熱處理耐候雙相鋼的力學(xué)性能及其與內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。2試驗(yàn)方法試驗(yàn)所用09CuPCrNi(厚度為4m

12、m和09CuPTiRE(厚度為6mm兩種熱軋耐候鋼板由太原鋼鐵(集團(tuán)公司提供,其化學(xué)成分如表1所示。為了系統(tǒng)地研究耐候鋼雙相化后的力學(xué)性能,分別在兩種耐候鋼板上沿與軋制方向成0、45及90方向取樣,將0取向的4組拉伸試件在中溫鹽浴中分別加熱到760、780、800和820,保溫10min后在10%NaCl 水溶液中淬火,以得到不同體積含量的馬氏體雙相組織。對經(jīng)雙相化處理的試件,按G B3076282和G B5028285加工試件,在日本島津A G225TA萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn),以研究淬火溫度與耐候雙相鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、伸長率及加工硬化指數(shù)之間的關(guān)系;通過金相分析,研究

13、淬火溫度與馬氏體體積含量之間的關(guān)系;根據(jù)所得到的數(shù)據(jù),分析其冷沖壓性能,從而確定獲得最佳綜合力學(xué)性能的熱處理工藝。然后,按此工藝將45及90取向的拉伸試件進(jìn)行雙相化處理并進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn),研究鋼的各向異性,以進(jìn)一步驗(yàn)證最佳熱處理工藝,并分析耐候鋼熱處理雙相化的可行性,為進(jìn)一步研究采用控制軋制法生產(chǎn)耐候雙相鋼奠定基礎(chǔ)。3試驗(yàn)結(jié)果及分析311耐候雙相鋼的顯微組織形態(tài)表1試驗(yàn)用耐候鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%T able1The composition of the steels(w t,%鋼種C Si Mn P S Ni Cr Cu Ti RE Fe09CuPCrNi 09CuPTiRE 01070

14、10601420128014101400108801 0730102201012012701010148010101340128-0101-0113余量余量為了分析耐候雙相鋼的力學(xué)性能與其組織形態(tài)特別是其與馬氏體組織形態(tài)的關(guān)系,本文對兩種熱軋耐候鋼在雙相化處理前后的組織變化進(jìn)行了研究。圖1是熱軋耐候鋼原始顯微組織的金相照片?？梢钥闯?兩種鋼的顯微組織均由鐵素體和珠光體組成。由于鋼中含碳量很低(0107%,所以組 織中僅有少量的珠光體,且在先共析鐵素體基體的晶粒之間呈不規(guī)則塊狀或條狀分布。從照片中還可以看出,09CuPCrNi鋼的組織與09CuPTiRE的組織相比,無論是鐵素圖1試驗(yàn)用熱軋耐候鋼

15、原始組織500(a09CuPCrNi鋼(b09CuPTiRE鋼Fig11The microstructure of the steels before quenching體還是珠光體晶粒均比較細(xì)小。這是由于兩種鋼板的成分、厚度不同,致使熱軋后的相對冷卻速度不同造成的。圖2是兩種鋼經(jīng)780加熱淬火雙相化處理后的金相顯微組織?？梢钥闯?兩種鋼雙相化后的組織均由鐵素體和馬氏體組成,其中的馬氏體在鐵素體晶界上呈不規(guī)則島狀均勻分布,且島狀的長軸方向與鐵素體晶界方向平行。這是因?yàn)?轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的原奧氏體形態(tài)受其在雙相區(qū)加熱保溫時長大過程的控制。由于雙相區(qū)加熱保溫的溫度較低,體擴(kuò)散速度圖2耐候鋼780雙相化

16、顯微組織500(a09CuPCrNi鋼(b09CuPTiRE鋼Fig12The microstructure of the steels after quenching at780相對較慢,擴(kuò)散過程以晶界擴(kuò)散為主,所以奧氏體沿鐵素體晶界的長大速度較高,而向鐵素體內(nèi)長大的速度較低,導(dǎo)致形成不規(guī)則的、長軸與鐵素體晶界平行的島狀奧氏體,進(jìn)而使得由其轉(zhuǎn)變而成的馬氏體也呈這種分布狀態(tài)。另外,從照片中還可以看出,雙相化處理前的原始組織嚴(yán)重地影響著處理后的耐候雙相鋼組織,即原始組織較細(xì)的09CuPCrNi 鋼,經(jīng)處理后得到的雙相組織仍較細(xì)小。這是由于在鐵素體晶粒和珠光體領(lǐng)域均較細(xì)小的原始組織中,加熱時奧氏體

17、形核率較大,因而轉(zhuǎn)變而成的奧氏體晶粒也較細(xì)小,進(jìn)而,經(jīng)淬火后由奧氏體轉(zhuǎn)變而成的馬氏體島也會較細(xì)小。這必將有利于鋼的力學(xué)性能的提高。相反,原始組織較粗的09CuPTiRE 鋼,雙相化處理后得到的馬氏體則以較大的島狀分布在晶粒較粗的鐵素體基體上,這種組織形態(tài)必然會對其力學(xué)性能產(chǎn)生不利的影響。312耐候雙相鋼的力學(xué)性能圖3是09CuPCrNi 鋼板熱軋狀態(tài)及780加熱淬火雙相化狀態(tài)拉伸試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?經(jīng)雙相化處理的鋼板盡管其塑性有所降低,但卻仍具有相當(dāng)高的伸長率; 屈服強(qiáng)度雖處于較低的水平,但抗拉強(qiáng)度卻有大幅度的提高,從而使鋼的屈強(qiáng)比明顯下降、加工硬化指數(shù)顯著提高。另外,從圖中還可以看出,兩條曲

18、線有著迥然不同的屈服現(xiàn)象,即熱軋狀態(tài)試件的拉伸曲線上出現(xiàn)了不連續(xù)屈服現(xiàn)象,且屈服后的應(yīng)力值隨應(yīng)變上升得較緩慢;而經(jīng)雙相化的試件則呈現(xiàn)連續(xù)屈服現(xiàn)象,且屈服后曲線上升較快?？梢?耐候雙相鋼具有較高的加工硬化速率(d /d和較高的形變硬化指數(shù)(n 值。耐候雙相鋼加工硬化指數(shù)的提高,意味著鋼材具有更大的應(yīng)變均勻分配能力,加之其所呈現(xiàn)的連續(xù)屈服現(xiàn)象,就使耐候雙相鋼具有十分優(yōu)良的冷沖壓成形性能。用其制作的深沖結(jié)構(gòu)件將具有各部壁厚均勻、表面光潔度好、成品率高的特點(diǎn)。雙相鋼呈現(xiàn)連續(xù)屈服現(xiàn)象并具有較低的屈服強(qiáng)度,可能與馬氏體相變的體積膨脹及切變形狀變化對周圍鐵素體產(chǎn)生高應(yīng)力的擠壓作用,從而誘發(fā)大量位錯有關(guān)。另外

19、,在加熱保溫時碳向奧氏體中擴(kuò)散,并被淬火冷卻限定在馬氏體之中,減小了雙相鋼中鐵素體變形時碳原子對位錯的釘扎作用。這些內(nèi)在機(jī)制都使鋼的屈服強(qiáng)度降低并呈現(xiàn)連續(xù)屈服現(xiàn)象。圖309CuPCrNi 鋼熱軋態(tài)與780雙相化狀態(tài)的拉伸試驗(yàn)曲線11雙相化狀態(tài)21熱軋狀態(tài)Fig 13The stress 2strain curves of 09CuPCrNi steel before and after quenching at 780綜上所述,耐候鋼進(jìn)行雙相化處理后,其塑性雖有所降低,但其強(qiáng)度仍能在較大的塑性變形下大幅度地提高,從而使屈強(qiáng)比明顯降低。這樣,采用耐候雙相鋼制作車輛沖壓結(jié)構(gòu)件,不僅可在保證構(gòu)件強(qiáng)度

20、的前提下,減小板材厚度,節(jié)約鋼材,而且還能提高其使用安全性,并顯著提高其冷沖壓成形性能。313耐候雙相鋼的各向異性為了研究經(jīng)熱處理雙相化后熱軋耐候鋼的各向異性,在鋼板上截取拉伸方向與軋制方向夾角為0、45及90的3種試件,經(jīng)780加熱2鹽水淬火雙相化處理后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。從表2的試驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn),3種試件的拉伸性能沒有明顯的差別。這說明耐候鋼板經(jīng)雙相化處理后不呈現(xiàn)明顯的各向異性。一般而言,熱處理雙相鋼的各向異性是由其原始組織決定的,如果原始組織在各個方向上存在明顯的各向異性,則熱處理雙相化后的組織會將原始組織的各向差異遺傳下來,從而使其性能呈現(xiàn)各向異性。從圖1所示的照片中可以看出,熱軋耐候鋼的鐵素

21、體呈不規(guī)則多邊形,沒有明顯的方向性,這是由于鋼在奧氏體區(qū)的終軋溫度較高,變形了的奧氏體得到了充分的再結(jié)晶,因而使冷卻后的組織無明顯的方向性。從圖2可以看出,雙相化處理后的組織方向性也不明顯,所以耐候雙相鋼的力學(xué)性能基本上是各向同性的。然而,在用熱軋法生產(chǎn)雙相鋼時鋼材是否存在各向異性,尚需作進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。表2耐候雙相鋼各向異性試驗(yàn)結(jié)果T able 2The anisotropy of the steels after quenching 鋼種方向012/MPab /MPas /%n 值09CuPCrNi004590221722112019314耐候鋼雙相化熱處理最佳工藝的確定G B41712

22、84對熱軋狀態(tài)09CuPCrNi 鋼的力學(xué)性能作出了規(guī)定,如表3所示。根據(jù)試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分,將4組試樣分表3耐候鋼熱軋態(tài)的力學(xué)性能T able 3The mechanical properties of 09CuPC r Nias 2rolled steel鋼號交貨狀態(tài)s /MPa b /MPa s (%09CuPCrNi熱軋29443124別在中溫鹽浴爐中加熱到760、780、800及820保溫10min 后在10%NaCl 水溶液中淬火,以得到不同體積含量馬氏體的雙相組織,并對熱處理后的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),結(jié)果如圖4所示。從圖中曲線可以看出,鋼材雙相化后的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨淬火加熱溫度的

23、升高而增加,而塑性卻隨淬火加熱溫度的升高而降低。同時還可以看出,以相同淬火溫度雙相化處理的09CuPCrNi 鋼均比09CuPTiRE 鋼具有較高的強(qiáng)度和較大的伸長率。這是由于前者原始組織較細(xì)且含有較多的合金元素,使雙相化后的組織較細(xì)并使各相組織具有較高的強(qiáng)度所致。圖5是09CuPCrNi 和09CuPTiRE 兩種鋼雙相化后馬氏體體積分?jǐn)?shù)與淬火加熱溫度的關(guān)系,圖6是09CuPCrNi 鋼經(jīng)820加熱淬火后的顯微組織照片,與圖2a相比可以看出,馬氏體體積含量隨加熱溫度的升高而明顯地增加。較高的加熱溫度可以得到較多含量的馬氏體,是使耐候雙相鋼的強(qiáng)度隨雙相化溫度的升高而增加、塑性隨雙相化溫度的升高

24、而降低的內(nèi)在原因。 圖4耐候雙相鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系1109CuPCrNi 鋼抗拉強(qiáng)度2109CuPTiRE 鋼抗拉強(qiáng)度3109CuPCrNi 鋼伸長率4109CuPTiRE 鋼伸長率5109CuPTiRE 鋼屈服強(qiáng)度6109CuPCrNi 鋼屈服強(qiáng)度Fig 14The relationship between mechanicalpropertiesand quenching temperatures 圖5耐候雙相鋼馬氏體體積含量與淬火溫度的關(guān)系 Fig 15The relationship between martensitevolume and quenching tempera

25、ture 圖609CuPCrNi 鋼820淬火雙相化組織500Fig 16The microstructure of 09CuPCrNi steelafter quenching at 820500表4所列數(shù)據(jù)為耐候鋼經(jīng)不同溫度雙相化處理后的n 值及屈強(qiáng)比值。從表中數(shù)據(jù)可以看出,兩種鋼雙相化處理后的n 值均隨著加熱溫度的升高而降低,屈強(qiáng)比則隨著加熱溫度的升高而增加。另外還可以看出,在相同條件下,與雙相化的09CuPTiRE 鋼相比,雙相化的09CuPCrNi 鋼的n 值較高,而屈強(qiáng)比較低。要確定耐候鋼雙相化熱處理的最佳工藝,必須考慮其雙相化處理后的綜合力學(xué)性能,使處理后得到的耐候雙相鋼,既能保

26、證其在服役過程中具有較高的強(qiáng)度和較好的塑性,又能保證其在冷加工成形過程中具有較高的n 值和較低的屈強(qiáng)表4不同加熱溫度淬火后的n 值及屈強(qiáng)比值T able 4The n 2value and 012/b of the steels鋼種760780800820n 值012/b015270163901541016620155301670注:209CuPCrNi ,209CuPTiRE 1比值。這樣,用其制造的車體結(jié)構(gòu)件,不僅具有良好的使用性能,而且具有很好的加工制造工藝性能。根據(jù)這一原則,參考表3內(nèi)國標(biāo)規(guī)定的耐候鋼各項力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)和本文的試驗(yàn)結(jié)果,確定出的耐候鋼最佳雙相化熱處理工藝為:780加熱保溫

27、,鹽水淬火。表5是兩種耐候鋼按此工藝進(jìn)行雙相化處理后的力學(xué)性能與相應(yīng)熱軋狀態(tài)力學(xué)性能的比較。從表中的數(shù)據(jù)可以看出,雙相化使鋼材的抗拉強(qiáng)度明顯提高(雙相化后的09CuPCrNi 鋼和09CuPTiRE 鋼分別提高了3815%和4719%,屈強(qiáng)比顯著下降(分別下降31%和1714%,加工硬化指數(shù)(n 值大幅提高(分別提高了4218%和4117%。雖然鋼材經(jīng)雙相化處理后的塑性有所下降,但09CuPCrNi 鋼雙相化后的伸長率仍高達(dá)2511%,符合表3的規(guī)定。表5耐候鋼雙相化前后力學(xué)性能比較T able 5The comparison of mechanical properties of thest

28、eels befor and after quenching材料狀態(tài)鋼種012/MPa b /MPa 5(%n 值012/b熱軋狀態(tài)3791344413717106831425112217012001170152901650注:209CuPCrNi ,209CuPTiRE 1綜上所述,將試驗(yàn)用耐候鋼進(jìn)行780加熱淬火雙相化處理后,在保持其耐大氣腐蝕性能特點(diǎn)的同時,其冷加工成形性能得到明顯改善,具有良好的強(qiáng)度與塑性配合。這不僅保證了材料使用的安全可靠性,提高了材料冷沖壓結(jié)構(gòu)件的成品率和產(chǎn)品質(zhì)量,而且可以節(jié)約大量鋼材,大幅度降低機(jī)車車輛的自身重量,有利于提速運(yùn)營。可見,耐候雙相鋼在鐵路上的應(yīng)用,將

29、會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。4結(jié)論(109CuPCrNi 和09CuPTiRE 熱軋耐候鋼經(jīng)熱處理雙相化后的顯微組織由多邊形等軸鐵素體晶粒和不規(guī)則島狀馬氏體組成,其中的馬氏體含量隨淬火加熱溫度的升高而增加。(2原始組織較細(xì)的耐候鋼經(jīng)熱處理后仍具有較細(xì)的組織并且具有較優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。(3試驗(yàn)表明,兩種熱軋耐候鋼雙相化處理前后的顯微組織和力學(xué)性能均無方向性。(4雙相化加熱溫度對雙相組織中馬氏體含量、屈服現(xiàn)象、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、伸長率及加工硬化指數(shù)(n 值均有顯著影響。(5根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及國家標(biāo)準(zhǔn)對耐候鋼力學(xué)性能的要(下轉(zhuǎn)第22頁表1不同處理工藝對W18C r4V鋼殘留奧氏體的影響(

30、體積分?jǐn)?shù),%T able1E ffect of different process on retained austenite in W18C r4V steels(volume,%熱處理工藝深冷及磁場深冷處理A R1280淬火+5601h3次回火深冷處理磁場深冷處理10716219表2不同處理工藝對G C r15軸承鋼中殘留奧氏體的影響(體積分?jǐn)?shù),%T able2E ffect of different process on retained austenitein G C r15steels(volume,%處理工藝A R 860淬火+150回火717 860淬火+(-78冷處理+150回

31、火316 860淬火+深冷處理+150回火217 860淬火+150回火+(立即深冷處理418 860淬火+150回火+24h后(-78處理610 860淬火+150回火+24h后磁場深冷處理312現(xiàn)陳化穩(wěn)定,采用一般冷處理難以使它發(fā)生轉(zhuǎn)變。本試驗(yàn)證明,繼續(xù)降低溫度,采用液氮溫區(qū)的深冷處理及磁場深冷處理可以促進(jìn)殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變。從表2可以看出,GCr15鋼860淬火后采取-78的冷處理可使回火后的殘留奧氏體量減少53%,而采用更低溫度的深冷處理則可使殘留奧氏體量減少65%。同時,還可以看出,GCr15,一般冷處理的效果降低。淬火、回火及室溫下停留24h后采用-78冷處理只能使殘留奧氏體量減少2

32、2%,在同樣情況下,采用磁場深冷處理則可使殘留奧氏體量減少58%。由于W18Cr4V高速鋼和GCr15軸承鋼的馬氏體最終轉(zhuǎn)變點(diǎn)分別為-100和-120左右。故一般冷處理,即使冷處理保持時間很長也不可能使殘留奧氏體全部轉(zhuǎn)變。特別是當(dāng)進(jìn)行回火或自然時效以后的鋼,由于奧氏體的穩(wěn)定化,必須在Mf點(diǎn)以下更低的溫度才能轉(zhuǎn)變。采用液氮溫區(qū)的深冷處理可使殘留奧氏體量減少到最低限度。采用深冷及磁場深冷處理可以促進(jìn)殘留奧氏體進(jìn)一步向馬氏體轉(zhuǎn)變。文獻(xiàn)3認(rèn)為,鐵在低溫時,由于較低的內(nèi)能及出現(xiàn)磁熵,使體心正方結(jié)構(gòu)的馬氏體相比面心立方結(jié)構(gòu)的殘留奧氏體相更為穩(wěn)定。也有人認(rèn)為磁場控制相變比溫度變化誘發(fā)相變能在更短的時間內(nèi)達(dá)到驅(qū)動力的變化。這點(diǎn)我們的試驗(yàn)也得到了證實(shí)。因?yàn)閵W氏體是非鐵磁性相,而馬氏體為鐵磁性相,當(dāng)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的發(fā)展過程中,外加磁場將產(chǎn)生催化作用4。有人認(rèn)為5,這是由于在外磁場的作用下,初始相(如奧氏體微區(qū)內(nèi)近程鐵磁